Основные преимущества вертикальных ветрогенераторов

Преимущества  и отличия ветрогенератора вертикального бесшумного от горизонтальных ветрогенераторов

\r\n

В 1890 году наступил такой этап развития технологии, когда стали строить электрогенераторы. И в Дании построили первый ветрогенератор для производства электричества. Такие ветрогенераторы устанавливались в труднодоступных местах, куда было неудобно или невыгодно передавать ток с обычных электростанций. В конце концов, ветровые турбины стали давать четверть всей нужной датской промышленности энергии. Между 1920 и 1930 годами ветровые генераторы стали появляться в Австралии и США. В 1937 году в Крыму была построена крупнейшая в мире, как говорили тогда, ветроэлектрическая станция схемы HAWT. Она действительно была внушительных размеров, но ток, который ветрогенератор давал в электрическую сеть Севастополя, мощностью своей не превышал 100 кВт. За 20-й век ветряные генераторы подверглись множественным модификациям и стали практически автономны.

\r\n

Типы ветрогенераторов

\r\n

Разработано большое количество ветрогенераторов. В зависимости от ориентации оси вращения по отношению к направлению потока ветрогенераторы могут быть классифицированы следующим образом (рисунок):

\r\n

• с горизонтальной осью вращения, параллельной направлению ветрового потока;

\r\n

• с горизонтальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветра (подобные водяному колесу);

\r\n

• с вертикальной осью вращения, перпендикулярной направлению ветрового потока.

\r\n

Разработаны также устройства для преобразования энергии ветра в электроэнергию без применения движущихся частей. К ним относится, например, устройство, в котором для выработки электрической энергии на основе термоэлектрического эффекта Томсона применяется процесс охлаждения в ветровом потоке.

\r\n

 

\r\n

 Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения

\r\n

Ветрогенераторы с горизонтальной осью вращения могут использовать для преобразования энергии ветра подъемную силу или силу сопротивления. Устройства, использующие подъемную силу, предпочтительнее, поскольку они могут развить в несколько раз большую силу, чем устройства с непосредственным действием силы сопротивления. Последние, кроме того, не могут перемещаться со скоростью, превышающей скорость ветра. Вследствие этого лопасти, на которые действует подъемная сила (ветроколеса), могут быть более быстроходными (быстроходность - отношение окружной скорости элемента поверхности к скорости ветра) и иметь лучшее соотношение мощности и массы при меньшей стоимости единицы установленной мощности.

Ветроколесо может быть выполнено с различным количеством лопастей; от однолопастных ветрогенераторов с контргрузами до многолопастных (с числом лопастей до 50 и более). Ветроколеса с горизонтальной осью вращения выполняют иногда фиксированными по направлению, т.е. они не могут вращаться относительно вертикальной оси, перпендикулярной направлению ветра. Такой тип ветрогенераторов используется лишь при наличии одного, господствующего направления ветра. В большинстве же случаев система, на которой укреплено ветроколесо (так называемая головка), выполняется поворотной, ориентирующейся по направлению ветра. У малых ветрогенераторов как правило применяются для этой цели хвостовые оперения, у больших - ориентацией управляет электроника.

Для ограничения частоты вращения ветроколеса при большой скорости ветра используется ряд методов, в том числе установка лопастей во флюгерное положение, использование клапанов, установленных на лопастях или вращающихся вместе с ними, а также устройства для вывода ветроколеса из-под ветра с помощью бокового плана, расположенного параллельно плоскости вращения колеса.

Лопасти могут быть непосредственно закреплены на валу генератора, или же вращающий момент может передаваться от его обода через вторичный вал к генератору, или другой рабочей машине.

Из рисунка справа видно, как установленная мощность Руст, развиваемая ветроколесом с горизонтальной осью вращения, зависит от его размеров.

\r\n

Перпендикулярное направление действия ветра на установки с горизонтальной осью вращения оказалось малоэффективным, так как также требует использования систем ориентации и сравнительно сложных методов съема мощности, что ведет к потере их эффективности. Они не имеют преимуществ по сравнению с другими типами ветродвигателей с горизонтальной и вертикальной осью вращения.

\r\n

Ветрогенераторы с вертикальной осью вращения

\r\n

Такие роторы имеют важные преимущества перед ветрогенераторами с горизонтальным расположением оси. Для них отпадает необходимость в устройствах для ориентации на ветер, упрощается конструкция и уменьшаются гироскопические нагрузки, вызывающие дополнительные напряжения в лопастях, системе передач и прочих элементах установок с горизонтальной осью вращения.

К таким установкам относятся устройства с пластинами, чашеобразными или турбинными элементами, а также роторами Савониуса с лопастями S-образной формы, на которые действует также и подъемная сила. Устройства такого типа обладают большим начальным моментом, однако меньшими быстроходностью и мощностью по сравнению с обычным ротором.

В 1920 г. во Франции Дарье предложил новый тип ротора, интенсивной разработкой которого начали заниматься с 1970 г. Сейчас ветрогенератор Дарье может рассматриваться в качестве основного конкурента ветрогенераторов крыльчатого типа.

Ротор Дарье относится к ветрогенераторам, использующим подъемную силу, которая появляется на выгнутых лопастях, имеющих в поперечном сечении профиль крыла. Ротор имеет сравнительно небольшой начальный момент, и большую быстроходность, в силу этого - относительно большую удельную мощность, отнесенную к его массе или стоимости. Такие роторы имеют различную форму (Φ-, Δ-, Υ- и ромб-образную) с одной, двумя или большим числом лопастей.

Крылья пропеллера должны быть легкими и в то же время достаточно прочными. Они делаются из дерева, стали или искусственных материалов - таких как фиберглас. 

Современные ветрогенераторы конечно, более производительны чем ветряки. Количество вырабатываемого ими электричества зависит от силы ветра и площади лопастей пропеллеров. Например, увеличивая вдвое площадь лопастей, можно получить вчетверо больше электричества.

Малые и средние ветровые турбины как правило снабжают электричеством острова или небольшие отдаленные поселения. В США, например, ветрогенератор на острове Каттиханк Айлэнд, расположенном неподалеку от побережья штата Массачусетс, вырабатывает достаточно энергии для снабжения двухсот человек - всего населения острова.

Сегодня в США, Великобритании, Дании и Канаде производятся ветровые турбины мощностью 1 МВт электроэнергии (этого хватает, чтобы мгновенно вскипятить 500 чайников). Самые большие ветрогенераторы в мире - английская LS-1 на острове Оркни и американская MOD5-B на Гавайских островах. Лопасти английской турбины имеют размах 60 метров, она производит приблизительно 3 МВт электроэнергии. Американская еще больше: размах лопастей 96 метров.

Однако вряд ли ветровая энергетика будет развиваться по пути гигантизма. Скорее, будущее принадлежит средним турбинам, более удобным в производстве и эксплуатации. Как бы ни были велики и мощны современные ветрогенераторы, они пока не могут полностью обеспечить потребности крупных городов. Небольшие ветровые электростанции успешно действуют во многих странах мира. В США, например, где множество ферм и малых городов расположено в труднодоступной местности, всячески поощряется строительство ветрогенератор в 1,5 киловатта. На одном из Северо-Фризских островов в Германии уже много лет работает установка для опреснения морской воды, а на острове Пельворм даже создан полигон для испытаний разных моделей ветроустановок. В нашей стране ветрогенераторы малой мощности успешно применяются в южных животноводческих хозяйствах для механизации подъема воды. Практика показала, что использование их обходится в 4 раза дешевле, чем использование дизельных двигателей, и в 10 раз дешевле подвоза воды автомобилями.

Непостоянство силы ветра требует надежной аккумуляции (сохранения) энергии на периоды затишья. Однако существующие аккумуляторы электроэнергии очень дороги и могут работать с хорошей отдачей лишь с малыми ветрогенераторами. Вследствие этого энергию ветра лучше аккумулировать в самом продукте, который она производит, - в смолотой муке, измельченных кормах, воде, наполнившей водонапорную башню. Все это повышает ценность применения ветровой энергии именно в сельском хозяйстве.

Одно из достоинств ветроусгановок заключается в том, что они действуют как бы в унисон с нашими потребностями. В большинстве регионов земного шара наиболее сильные ветра дуют осенью и в начале зимы - как роз тогда, когда человек больше всего нуждается в свете и тепле. И наоборот, времена затишья - в основном летом - совпадают с периодами сокращения потребления энергии (мы говорим, разумеется, о бытовом потреблении). Но это и другие достоинство выглядят бледновато по сравнению с основным недостатком: чтобы увеличить мощность ветроустановки, надо наращивать размер лопастей, то есть, утяжелять конструкцию. Однако тогда для работы ветрогенератора потребуется еще большая скорость ветра, а значит, сузятся районы применения установки. Заколдованный круг.

\r\n

Государственные энергетические программы многих стран Западной Европы, США и Австралии определяют сегодня главной задачей поэтапный переход от традиционных к альтернативным, в первую очередь, ветрогенерирующим источникам энергии как в промышленных масштабах, так и в бытовом потреблении.

\r\n

Ветрогенераторы ДПВ ВЭУ – эффективные инновации для комфорта

\r\n

Вниманию сторонников потребления альтернативных источников энергии мы представляем ветрогенератор украинской сборки, вырабатывающий электроэнергию мощностью от 100 ватт до 5 киловатт, бесшумный, вертикально ориентированный, инерционный. Ветроэнергетическая установка ДПВ ВЭУ предназначена для эффективного производства электроэнергии и автономного снабжения всех энергопотребляющих систем жизнеобеспечения человека. 

Наличие ветра – важнейшее условие успешной работы ВЭУ. Наиболее эффективное использование ветрогенератора возможно в районах, где среднегодовая сила воздушных потоков расположена в шкале границ от 0,5 до 7 м/с.

\r\n

Kлючевые преимущества вертикальных бесшумных ветрогенераторов

\r\n

1. \r\n
2. Низкая стартовая скорость ветра. Вращение вне зависимости от направления ветра, и начало вращения с самого тихого бриза.\r\n
3. Значительное увеличение КПД крыла, благодаря сочетанию дизайнов паруса, Савониуса, Даррениуса.\r\n
4. Система не нуждается в обслуживании (генератор не использует в своей работе щеток, редукторов, подшипников).\r\n
5. В системе имеется только подшипник для упорной устойчивости ветрокрыла с 500-кратным запасом прочности.\r\n
6. Мощность системы ограничивается ТОЛЬКО высотой мачты и мощностью инвертера.\r\n
7. Нет ограничений по защите расстоянием при установке системы.\r\n
8. Шумовая нагрузка в пределах 20 ДБ, магнитное излучение и вибрация отсутствуют.\r\n
9. Нет нужды в использовании дополнительных устройств запуска системы.\r\n
10. Система абсолютно безвредна для птиц, пчел и окружающей среды.\r\n
11. Может устанавливаться максимально близко к жилью, на пути миграции перелетных птиц.\r\n
12. Многополюсность расположения магнитов генераторов позволяет системе достигать номинальной мощности на малых оборотах генератора.\r\n
13. Система устойчиво работает в агрессивных средах (морской воздух, резкие перепады температуры), благодаря полностью непроницаемому алюминиевому саркофагу.\r\n
14. Использование инвертеров позволит получать всю энергию, выработанную системой, даже на скорости ветра, недостаточной для достижения номинальной мощности.\r\n
15. Использование инвертеров позволяет существенно сэкономить на приобретении большогоколичества аккумуляторных батарей.\r\n
16. Высоко устойчивый к сильному ветру, достаточно устойчив, чтобы выдержать ураганный ветер.\r\n
17. Легкая и простая структура, спроектированная для облегчения транспортировки и возведения.\r\n
18. Требует минимум места для размещения.\r\n
19. Защищен от воздействия молний вследствие применения алюминиевой конструкции.\r\n
20. Возможно массовое производство.\r\n
21. Гибкость конструктивных решений.\r\n
22. Все материалы, из которых состоит установка, могут быть переработаны.\r\n
23. Возможность установки без ущерба ландшафтным видам.\r\n

\r\n

Главным преимуществом ВЭУ является ее независимость от магистральных энергетических сетей, автономность производства и потребления электроэнергии. Относительная сложность устройства, универсальность оборудования, доступность транспортировки и монтажа позволяют возводить ветроэнергетические станции в самых недоступных, отдаленных от энергоснабжения районах.

\r\n

В компетенцию нашей компании входит проектирование, продажа, монтаж, гарантийный и постгарантийный сервис ветроэнергетических установок, и гибридных систем для автономного электроснабжения потребителей, не имеющих доступа к сетям централизованного электроснабжения, c однофазным или трехфазным переменным током.

\r\n

Являясь официальным дилером ведущих украинских компаний-производителей ветрогенераторов, интернет-магазин "DIZELEK" предлагает Заказчику заводские цены, профессиональный монтаж и качественное обслуживание устанавливаемого оборудования.

Принципиальное устройство вертикально-ориентированной ВЭУ включает следующие основные узлы и агрегаты:

генератор тихоходный, синхронный с постоянными магнитами щелевого расположения;
трехлопастное ветроколесо на мачте с фланцами;
контроллер бустерного типа, совмещенный с редуктором;
инвертор;
электрический кабель и аккумуляторная батарея (АКБ);

\r\n

На земном шаре имеются огромные пространства, над которыми дуют ветры с постоянным преимущественным направлением и примерно одинаковой силой. Наша страна вследствие своего географического положения в этом плане находится в выгодных условиях. Она обладает неисчерпаемыми ресурсами энергии ветра. Имеются огромные области в Украине и России, где применять энергию ветра можно с максимальной эффективностью. Применять. Например, побережье Северного Ледовитого океана от Кольского полуострова до Чукотки, севернее приблизительно шестьдесят седьмой параллели, и Камчатка. Длительность действия ветра в этих районах приблизительно 300-320 суток в году.

Какие же препятствия стоят на пути широкого использования ветра? Их в основном два: непостоянство его направления и силы и необходимость аккумулирования энергии на случай отсутствия ветра или малой его мощности. Прежде всего, видимо, надо рассматривать ветроэнергетические установки как один из путей получения дополнительной энергии, позволяющей сократить расход органического топлива.

Переход на альтернативные источники энергии лишь вопрос времени.